SPWM refere-se à Modulação de Largura de Pulso de Onda Senoidal, que é um arranjo de largura de pulso no qual os pulsos são mais estreitos no início, que gradualmente se alargam no meio e depois se estreitam novamente no final do arranjo. Este conjunto de pulsos quando implementado em uma aplicação indutiva como inversor permite que a saída seja transformada em uma forma de onda senoidal exponencial, que pode parecer exatamente idêntica a uma forma de onda senoidal de grade convencional,
Adquirir uma saída de onda senoidal de um inversor pode ser o recurso mais crucial e mais vantajoso para render a máxima eficiência à unidade, em termos de qualidade de saída. Vamos aprender como fazer PWM de onda senoidal ou um SPWM usando um opamp.
Simular uma forma de onda senoidal não é fácil
Alcançar uma saída de onda senoidal pode ser bastante complexo e pode não ser recomendado para inversores, porque os dispositivos eletrônicos normalmente não “gostam” de correntes ou tensões exponencialmente crescentes. Como os inversores são feitos essencialmente usando dispositivos eletrônicos de estado sólido, uma forma de onda senoidal é normalmente evitada.
Dispositivos eletrônicos de energia quando forçados a operar com ondas senoidais produzem resultados ineficientes, pois os dispositivos tendem a ficar relativamente mais quentes em comparação com quando operados com pulsos de onda quadrada.
Portanto, a próxima melhor opção para implementar uma onda senoidal de um inversor é por meio do PWM, que significa Modulação por largura de pulso.
O PWM é uma maneira avançada (variante digital) de apresentar uma forma de onda exponencial através de larguras de pulso quadradas proporcionalmente variadas, cujo valor líquido é calculado para corresponder exatamente ao valor líquido de uma forma de onda exponencial selecionada, aqui o valor “líquido” refere-se ao valor RMS. Portanto, um PWM perfeitamente calculado com referência a uma dada onda senoidal pode ser usado como um equivalente perfeito para replicar a dada onda senoidal.
Além disso, os PWMs tornam-se idealmente compatíveis com dispositivos eletrônicos de energia (mosfets, BJTs, IGBTS) e permitem que eles funcionem com dissipação de calor mínima.
No entanto, gerar ou fazer formas de onda PWM de onda senoidal é normalmente considerado complexo, e isso ocorre porque a implementação não é fácil de simular na mente.
Até eu tive que passar por um brainstorming antes de poder simular corretamente a função através de um pensamento e imaginação intensos.
O que é SPWM
Conforme explicado no início do post, um SPWM é um equivalente digital de uma forma de onda senoidal analógica. Uma forma de onda senoidal analógica tem uma forma de onda que aumenta gradualmente no início, que cresce ao máximo no centro de seu curso e, em seguida, desce gradualmente em direção à marca zero. Da mesma forma que um SPWM tem pulsos mais finos no início da forma de onda, a espessura ou a largura dos pulsos gradualmente se tornam maiores e máximas no centro do percurso, e então os pulsos ficam mais finos lentamente no final da forma de onda.
Quando este SPWM consistindo em larguras de pulso crescentes e reduzidas é aplicado a um transformador, a saída do transformador transforma este SPWM em um equivalente analógico que replica de perto uma forma de onda senoidal analógica.
O método conhecido mais fácil de gerar um PWM Sinewaver (SPWM), é alimentar um par de sinais de variação exponencial à entrada de um opamp para o processamento necessário. Entre os dois sinais de entrada, um precisa ser muito mais alto em sua frequência em comparação com o outro.
O IC 555 também pode ser usado efetivamente para gerar PWMs senoidais equivalentes, incorporando seus amops internos e um circuito gerador de rampa triangular R/C.
A discussão a seguir ajudará você a entender todo o procedimento.
Novos amadores e até mesmo os profissionais agora acharão muito fácil entender como os PWMs de onda senoidal (SPWM) são implementados processando alguns sinais usando um amplificador operacional, vamos descobrir com a ajuda do diagrama a seguir e simulação.
Usando dois sinais de entrada
Conforme mencionado na seção anterior, o procedimento envolve a alimentação de duas formas de onda exponencialmente variáveis para as entradas de um opamp.
Aqui o opamp é configurado como um comparador típico, então podemos supor que o opamp começará instantaneamente a comparar os níveis de tensão instantânea dessas duas formas de onda sobrepostas no momento em que elas aparecem ou são aplicadas em suas entradas.
Para permitir que o opamp implemente corretamente os PWMs de onda senoidal necessários em sua saída, é imperativo que um dos sinais tenha uma frequência muito mais alta que o outro. A frequência mais lenta aqui é aquela que deve ser a onda senoidal de amostra que precisa ser imitada (replicada) pelos PWMs.
Idealmente, ambos os sinais devem ser senoidais (um com frequência mais alta que o outro), porém o mesmo também pode ser implementado incorporando uma onda triangular (alta frequência) e uma onda senoidal (onda amostra com baixa frequência).
Como pode ser visto nas imagens a seguir, o sinal de alta frequência é invariavelmente aplicado à entrada inversora (-) do amplificador operacional, enquanto a outra onda senoidal mais lenta é aplicada à entrada não inversora (+) do amplificador operacional.
Na pior das hipóteses, ambos os sinais podem ser ondas triangulares com os níveis de frequência recomendados, conforme discutido acima. Ainda assim, isso ajudaria você a obter um PWM equivalente de onda senoidal razoavelmente bom.
O sinal com a frequência mais alta é denominado como sinal de portadora, enquanto o sinal de amostra mais lento é chamado de entrada modulante.
Criando um SPWM com onda triangular e onda senoidal
Referindo-se à figura acima, podemos visualizar claramente através de pontos plotados os vários pontos de tensão coincidentes ou sobrepostos dos dois sinais em um determinado intervalo de tempo.
O eixo horizontal significa o período de tempo da forma de onda, enquanto o eixo vertical indica os níveis de tensão das duas formas de onda sobrepostas em execução simultânea.
A figura nos informa sobre como o opamp responderia aos níveis de tensão instantânea coincidentes mostrados das duas formas de onda e produziria uma onda senoidal PWM correspondentemente variável em sua saída.
Na verdade, o procedimento não é tão difícil de imaginar. O opamp simplesmente compara os níveis de tensão instantânea variáveis da onda triangular rápida com a onda senoidal relativamente muito mais lenta (isso também pode ser uma onda triangular) e verifica as instâncias durante as quais a tensão da forma de onda triangular pode ser menor que a tensão da onda senoidal e responde instantaneamente criando alta lógica em suas saídas.
Isso é mantido enquanto o potencial da onda triangular continuar abaixo do potencial da onda senoidal, e no momento em que o potencial da onda senoidal for detectado como menor que o potencial da onda triangular instantânea, as saídas revertem com um baixo e sustentam até que a situação se reverta. .
Esta comparação contínua dos níveis de potencial instantâneo das duas formas de onda sobrepostas sobre as duas entradas dos opamps resulta na criação dos PWMs correspondentemente variados que podem ser exatamente a replicação da forma de onda senoidal aplicada na entrada não inversora do opamp.
Opamp Processando o SPWM
A imagem a seguir mostra a simulação em câmera lenta da operação acima:
Aqui podemos testemunhar a explicação acima sendo implementada praticamente, e é bem assim que o opamp estaria executando o mesmo (embora a uma taxa muito maior, em ms).
A figura superior mostra uma representação SPWM um pouco mais precisa do que o segundo diagrama de rolagem, isso ocorre porque na primeira figura eu tinha o conforto do layout do gráfico em segundo plano, enquanto no segundo diagrama simulado eu tive que plotar o mesmo sem a ajuda de as coordenadas do gráfico, portanto, posso ter perdido alguns dos pontos coincidentes e, portanto, as saídas parecem um pouco imprecisas em comparação com a primeira.
No entanto, a operação é bastante evidente e mostra claramente como um opamp deve processar uma onda senoidal PWM comparando dois sinais que variam simultaneamente em suas entradas, conforme explicado nas seções anteriores.
Na verdade, um opamp processaria os PWMs de onda senoidal com muito mais precisão do que a simulação mostrada acima, podendo ser 100 vezes melhor, produzindo PWMs extremamente uniformes e bem dimensionados correspondentes à amostra alimentada. onda senoidal.
Diagrama de circuito
Hashtags: #Circuito #PWM #onda #senoidal #SPWM #usando #Opamp
FONTE
Nota: Este conteúdo foi traduzido do Inglês para português (auto)
Pode conter erros de tradução
Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…
Veja na FONTE até ser revisado o conteúdo.
Status (Ok Até agora)
Se tiver algum erro coloque nos comentários